แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์แบบกึ่งฉนวน HPSI ขนาด 6 นิ้ว
เทคโนโลยีการเจริญเติบโตของผลึกซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ของ PVT
วิธีการผลิตผลึกเดี่ยว SiC ในปัจจุบันส่วนใหญ่มีอยู่ 3 วิธี ได้แก่ วิธีเฟสของเหลว วิธีการตกตะกอนไอสารเคมีที่อุณหภูมิสูง และวิธีการขนส่งเฟสไอทางกายภาพ (PVT) ในบรรดาวิธีเหล่านี้ วิธี PVT เป็นเทคโนโลยีที่มีการวิจัยและพัฒนามากที่สุดสำหรับการผลิตผลึกเดี่ยว SiC แต่มีข้อจำกัดทางเทคนิคดังนี้:
(1) ผลึกเดี่ยว SiC ที่อุณหภูมิสูง 2300 °C เหนือห้องกราไฟต์ปิดเพื่อทำให้กระบวนการเปลี่ยนรูปการตกผลึกใหม่ "ของแข็ง - ก๊าซ - ของแข็ง" เสร็จสมบูรณ์ วงจรการเติบโตยาวนาน ควบคุมได้ยาก และมีแนวโน้มที่จะเกิดไมโครทิวบูล สิ่งเจือปน และข้อบกพร่องอื่นๆ
(2) ผลึกเดี่ยวของซิลิคอนคาร์ไบด์ ประกอบด้วยผลึกมากกว่า 200 ชนิด แต่โดยทั่วไปจะผลิตผลึกเพียงชนิดเดียว ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงชนิดของผลึกได้ง่ายในกระบวนการเจริญเติบโต ส่งผลให้เกิดข้อบกพร่องของการรวมตัวหลายชนิด กระบวนการเตรียมผลึกชนิดเฉพาะเจาะจงเพียงชนิดเดียวนั้นควบคุมเสถียรภาพของกระบวนการได้ยาก ตัวอย่างเช่น ผลึกชนิด 4H ที่เป็นที่นิยมในปัจจุบัน
(3) สนามความร้อนของการเติบโตของผลึกเดี่ยวซิลิคอนคาร์ไบด์มีการไล่ระดับอุณหภูมิ ส่งผลให้กระบวนการเติบโตของผลึกมีแรงเค้นภายในตามธรรมชาติ และส่งผลให้เกิดการเคลื่อนที่ ข้อบกพร่อง และข้อบกพร่องอื่นๆ
(4) กระบวนการเติบโตของผลึกเดี่ยวซิลิคอนคาร์ไบด์จำเป็นต้องควบคุมการนำสิ่งเจือปนภายนอกเข้ามาอย่างเข้มงวด เพื่อให้ได้ผลึกกึ่งฉนวนที่มีความบริสุทธิ์สูงมาก หรือผลึกนำไฟฟ้าที่มีการเจือปนในทิศทางที่กำหนด สำหรับพื้นผิวซิลิคอนคาร์ไบด์กึ่งฉนวนที่ใช้ในอุปกรณ์ RF คุณสมบัติทางไฟฟ้าจำเป็นต้องได้รับโดยการควบคุมความเข้มข้นของสิ่งเจือปนที่ต่ำมากและข้อบกพร่องเฉพาะจุดในผลึก
แผนภาพโดยละเอียด
